稀土产业发展分析

第一节 稀土产业范围及其在产业链中位置

稀土产业范围包括：稀土精矿的分解、稀土元素的分离和稀土金属的制备。

稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产品或分离单一稀土的原料，这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理。分解稀土精矿有很多方法，总的来说可分为三类，即酸法、碱法和氯化分解。酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等。碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、经济合理等原则选择适宜的工艺流程。

由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较复杂和困难的。其主要原因有二个，一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中都是稳定的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非常相似，分离提纯极为困难。二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多（如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等）。因此，在分离稀土元素的工艺流程中，不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离，而且还必须考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。现在稀土生产中采用的分离方法（湿法生产工艺）有：（1）分步法（分级结晶法、分级沉淀法和氧化还原法）；（2）离子交换法；（3）溶剂萃取法。

稀土工艺生产流程图

第二节 稀土产业总状

一、稀土产业规模

我国稀土工业经过40余年的努力，生产水平和产品质量都产生了质的飞跃。目前矿产品年产能力超过10万吨，年产量超过85000吨，冶炼加工年处理能力超过14万吨，年产商品量超过75000吨，产品产量和供应量达到世界总量的80－90％。其中高纯产品与总商品量之比超过65％，实现了合理结构。1986年中国稀土的总商品量达到11860吨，第一次超过了一直处于世界第一的美国，跃居世界第一。1988年，中国稀土矿产品产量达到29640吨，超过美国1984年达到的历史最高年产量，中国成为名副其实的世界第一稀土生产国。2002年中国稀土商品量达到近75000吨，矿产品产量达到88400吨，产品结构进一步完善，高纯、高附加值的单一稀土化合物和金属产量达到45000吨。上世纪90年代以来，中国稀土产品开始并迅速向永磁、荧光等材料方面发展。2002年我国稀土永磁材料的产量已达10200吨（烧结磁体9000吨，黏结磁体1000吨，钐钴磁体200吨），成为世界最大稀土永磁材料生产大国。随着中国成为世界最大电视生产国，中国稀土产业也进入彩电荧光材料生产领域，生产量已达1500吨。稀土灯用荧光粉的产量超过1000吨（约1100吨），目前中国稀土荧光材料总生产量已超过2500吨。

二、稀土产业结构

我国稀土产业经过几十年发展和结构调整，根据资源和市场走向，基本形成了北、南两大生产体系。

北方以包钢稀土集团和甘肃稀土公司为轴心，构成了以包头稀土资源为主、四川资源为辅的轻稀土生产体系。主要产品有稀土精矿、稀土硅铁合金、混合稀土化合物、富集物、混合金属，各种单一稀土化合物和金属，以及抛光粉、永磁体、贮氢合金等外延产品。北京、包头、天津和山西等地还建成了较大规模生产稀土永磁材料的专业化工厂。

南方构成了以江西、广东两省离子型稀土矿为主要资源，以江苏、广东两地稀土冶炼加工企业为主体的中重稀土生产体系。主要产品是各种高纯单一稀土化合物和金属，富集物，混合金属和合金，南方稀土分离总规模已超过45000吨，近几年以来还形成了大规模加工分离北方轻稀土原料能力。

目前我国的包钢稀土高科公司，甘肃稀土公司，宜兴新威集团，溧阳方正罗地亚公司等已经成长为世界级规模的大型稀土冶炼、分离企业，根本改变了我国稀土产业整体规模大，单体规模小的面貌。

三、稀土国内外市场

近几年，我国稀土新材料发展很快。研发方面与发达国家的差距正在缩小，产业化方面，我国正在大力发展稀土材料产业，但是产品质量不如德、日等发达国家。自2001年起，稀土在新材料市场的消费已经成为我国稀土消费第一大市场，成为拉动我国稀土产业发展最强劲的发动机。今后10－20年这一趋势还将继续和加强。但是我国稀土永磁产品大多还属于中低档产品，与日美欧厂家相比还有较大差距。此外，我国稀土新材料生产集中度低，多为小型企业。而在应用上，除了新材料本身的差距外，元器件的发展水平也是一大制约因素。

据了解，我国稀土更多的还是应用于冶金、机械、玻璃、陶瓷、轻工、纺织等传统大产业中。主要用作炼钢、铸造铁的添加剂，用作铝电线及其它铝合金的添加剂，生产近百万吨高强度低合金钢和150多万吨球铁、蠕铁等延性铁，超过100万吨铝电线及各种铝合金性材；用作玻璃脱色澄清剂、着色剂、研磨和抛光剂；用作陶瓷颜料、乳浊剂和热稳定剂；用作打火石和助染助柔剂等。稀土的应用对于增加这些行业的品种、提高质量、降低成本、减少污染、改善环境等起到了很好的作用。

据专家统计，我国每年应用稀土带来的直接经济效益超过430亿元。自2000年起，我国稀土消费量已超过美国（2000年消费稀土REO17900吨）居于世界第一位。

随着生产的发展，我国稀土的出口外销取得了同步、高速发展，尤其是高纯稀土出口比例逐年提高，出口数量已稳定在总出口量的80％以上。创汇稳定在总创汇额的85－90％之间。

从数量看，中国高纯稀土产品每年进入国际市场已达25000－30000吨，主要销往日本、美国和欧洲。在这些国家和地区，中国高纯稀土已占市场份额的70－80％，某些商品，如用于彩电荧光材料制造的氧化钇、氧化铕，市场份额占到世界总需求的90％以上。可以毫不夸张地说，中国不仅仅在数量上是世界最大稀土生产国和出口国，同时也是世界上最大的高纯稀土生产国和出口国。中国可以满足国内外不同用户对不同稀土产品的需要，已成为世界上惟一的、可以大量供应各种不同品种、品级稀土产品的国家；成为世界稀土市场的主导和支配力量。

四、稀土产业趋势

据专家介绍，稀土产业的发展将主要依靠稀土新应用、新市场开发，也就是依靠稀土应用技术的发展来拉动，所以影响中国稀土产业发展的力量应该是整个世界稀土材料科学的发展及其应用科技的发展。

例如，自上世纪80年代末以来，欧美日等西方发达国家出于环境保护方面的考虑，开发使用了用于治理汽车尾气的含稀土的净化催化剂，1995年以来仅在美国市场上年消费稀土量就超过10000吨，成为美国第一大稀土消费市场（占美国稀土消费市场总量高达45％以上）。随着我国加入WTO，随着我国政府和人民对环境保护的日益重视，国外汽车尾气净化产品和生产企业逐渐进入我国市场。

我国目前汽车尾气排放标准执行的是欧洲Ⅰ号，2004年将执行欧洲Ⅱ号，2007年将执行欧洲Ⅲ号甚至Ⅳ号，届时我国汽车尾气排放标准将基本与国际标准接轨。据估计2005年我国当年需要汽车尾气净化催化转换装置800－1000万套，消费稀土近1000吨。2010年这组数据将是1200万套和1200吨。今后几年国内外稀土材料的发展将继续以稀土永磁材料，稀土发光材料，稀土储氢材料（电池负极材料），抛光研磨材料，催化材料，磁光材料，着色颜料等为主。据我国稀土发展“十五”计划，我国稀土传统市场的稀土消费发展目标是22000吨，高技术市场的稀土消费目标超过10000吨，两项总和超过32000吨。

第三节 稀土资源开发现状及发展的主要任务

一、稀土资源特点, 分布及储量

稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分散而已。因此，虽然稀土的绝对量很大，但就目前为止能真正成为可开采的稀土矿并不多，而且在世界上分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家，其中中国的占有率最高。

1、中国

中国占世界稀土资源的29%，是一个名符其实的稀土资源大国。稀土资源极为丰富，分布也极其合理，这为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。白云鄂博稀土矿与铁共生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，其比例为3∶1，都达到了稀土回收品位，故称混合矿，稀土总储量REO为3500万吨，约占世界储量的38%，堪称为世界第一大稀土矿。微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿为主，伴生有重晶石等，是组成相对简单的一类易选的稀土矿。江西风化壳淋积型稀土矿是一种新型稀土矿种，它的选冶相对较简单，且含中重稀土较高，是一类很有市场竞争力的稀土矿。

中国的海滨砂也极为丰富，在整个南海的海岸线及海南岛、台湾岛的海岸线可称为海滨砂存积的黄金海岸，有近代沉积砂矿和古砂矿，其中独居石和磷钇矿是处理海滨砂回收钛铁矿和锆英石时作为副产品加以回收。总之中国的稀土资源储量大，矿种和稀土元素齐全，稀土品位高，矿点分布合理等。

2、美国

美国它的稀土资源约占16%，其稀土消费和氟碳铈矿产量几年来一直居世界第一，但近几年稀土产量已退居第二位，让位于中国（由于美国政府十分重视稀土的保护，而中国稀土由于管理不善被严重浪费）。美国稀土资源主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时，作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。位于加利福尼亚的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿，是世界上最大的单一氟碳铈矿，该矿山1949年勘探放射性矿物时发现，稀土品位为5～10%REO，储量达500万吨之多，是一大型稀土矿。美国很早就开采独居石，现在开采的砂矿量是佛罗里达州的格林科夫斯普林斯矿。矿床长约19km，宽1.2km，厚为6m，独居石较为丰富。此外，北卡罗来纳州、南卡罗来纳州、佐治亚州、爱达荷州和蒙大拿州也有砂矿分布，储量也相当可观。

3、印度

印度主要矿床是砂矿。印度的独居石生产从1911年开始，最大矿床分布在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。有名矿区是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇称为特拉范科的大矿床，它在1911～1945年间的供矿量占世界的一半，现在仍然是重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中，在比哈尔邦内陆的兰契高原上发现了一个新的独居石和钛铁矿矿床，规模巨大。印度独居石钍含量高达8%ThO2。在马纳范拉库里奇采的重砂独居石占5～6%。钛铁矿占65%，金红石3%，锆英石5～6%，石榴石7～8%。

4、前苏联

前苏联的稀土储量很大，主要是伴生矿床位于科拉半岛，存在于碱性岩中的含稀土的磷灰石。前苏联的主要稀土来源就是从磷灰石矿石中回收稀土，此外，在磷灰石矿石中，还可回收的稀土矿物有铈铌钙钛矿，含稀土为29～34%。另外，在赫列比特和森内尔还有氟碳铈矿。

5、澳大利亚

澳大利亚是独居石的生产大国，独居石是作为生产锆英石和金红石及钛铁矿的副产品加以回收。澳大利亚的砂矿主要集中在西部地区。澳大利亚也产磷钇矿。澳大利亚可开发利用的稀土资源，还有位于昆士兰州中部艾萨山的采铀的尾矿，南澳大利亚州罗克斯伯唐斯铜、铀金矿床。

6、加拿大

加拿大主要从铀矿中副产稀土。位于安大略省布来恩德里弗-埃利特湖地区的铀矿，主要由沥青铀矿、钛铀矿和独居石、磷钇矿组成，在湿法提铀时，可把稀土也提出来。此外，在魁北克省的奥卡地区拥有的烧绿石矿，也是稀土的一个很大潜在资源。还有纽芬兰岛和拉布拉多省境内的斯特伦奇湖矿，也含有钇和重稀土正准备开发。

7、南非

南非是非洲地区最重要的独居石生产国。位于开普省的斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿，伴生有独居石，是世界上唯一单一脉状型独居石稀土矿。此外，在东南海岸的查兹贝的海滨砂中也有稀土，在布法罗萤石矿中也伴生独居石和氟碳铈矿，正计划和研究回收。

8、马来西亚

主要从锡矿的尾矿中回收独居石、磷钇矿和铌钇矿等稀土矿物，曾一度是世界重稀土和钇的主要来源。

9、埃及

埃及从钛铁矿中回收独居石。矿床位于尼罗河三角洲地区，属于河滨沙矿，矿源由上游风化的冲积砂沉积而成，独居石储量约20万吨。

10、巴西

巴西是世界稀土生产的最古老国家，1884年开始向德国输出独居石，曾一度名扬世界。巴西的独居石资源主要集中于东部沿海，从里约热内卢到北部福塔莱萨，长达约643km地区，矿床规模大。

稀土资源的世界分布

二、我国3种稀土工业矿物保有储量及资源利用率 

稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：（1）作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等。（2）作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。（3）呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。这类状态的稀土元素很容易提取。

目前，已经发现的稀土矿物约有250种，但具有工业价值的稀土矿物只有50～60种，目前具有开采价值的只有10种左右，现在用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种：氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿，前三种矿占西方稀土产量的95%以上。独居石和氟碳铈矿中，轻稀土含量较高。磷钇矿中，重稀土和钇含量较高，但矿源比独居石少。

我国稀土矿产资源储量多、品种全，为发展稀土金属工业提供了优越的资源条件。现已探明的稀土储量达1亿ｔ以上，而且还有较大的资源潜力。品种全，17种稀土元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。在所勘查和开发的矿床中，通过选冶工艺从矿石矿物中提取出16种稀土金属，现已生产出几百个品种和上千个规格的稀土产品，不仅满足了国内需求，而且已大量出口，成为我国出口创汇的主要矿产品及加工产品之一。

另外，我国共伴生稀土矿床多，综合利用价值大。在已发现的数百处矿产地中，2/3以上为共伴生矿产，颇有综合利用价值。但多数矿床物质成分复杂，矿石嵌布粒度细，多为难选矿石，如白云鄂博矿床中有70余种元素，170多种矿物，其中稀土、铌钽储量巨大，为世界罕见的大型稀土、稀有金属矿床。在铁矿石中共生的独居石、氟碳铈矿、氟碳钡铈矿、黄河矿等稀土矿物，虽然矿石结构构造复杂，嵌布粒度细微。但经过不断选冶试验研究，精矿品位和冶炼提取及回收率已有很大提高，成为我国轻稀土主要原料基地。

第四节 稀土冶炼提取工业现状及其发展

一、稀土产品冶炼能力及分布

据国家发展改革委稀土办负责人介绍，我国稀土初加工产品产能严重过剩，深加工能力不足。目前世界上90%的彩电粉原料都依赖中国的稀土产品。我国现有稀土企业100多家，稀土冶炼分离能力超过20万吨。其中，产能占比最大的是内蒙古包钢稀土高科技股份有限公司，该公司发挥资源优势，运用市场手段，整合包钢内部稀土资产，加大对相关产业的收购力度，进一步提高了产业集中度。目前，该企业冶炼分离能力（含参、控股的企业）约占全国总产能的40%。

另外，广东珠江稀土有限公司联合江苏卓群纳米股份有限公司、常熟盛昌稀土有限公司，拟采用先进的生产工艺改造和整合现有生产能力，将企业搬迁至广东韶关，建设具有一定规模的离子型稀土分离企业，预计产能将有所提高。

二、稀土冶炼技术现状和产品产量及其结构

稀土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。

湿法冶金属化工冶金方式，全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法，它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法生产成品应用面广阔。

火法冶金工艺过程简单，生产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金，熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。

高新技术的发展要求使用较纯的稀土金属，以便提高材料性能，为此研究和使用6种稀土金属提纯的工艺方法。这些工艺技术都不是对去除所有杂质有效，因此要根据欲除去的杂质的性质如蒸气压、溶解度、离子迁移率、电极电位等性质选择某种工艺方法，为去除更多杂质往往需要几种方法配合使用。

稀土金属中的杂质（指非稀土杂质）是在制备金属过程中通过原料、坩埚材料、操作工具和环境进到稀土金属中的，因此不同工艺和原料获得的稀土金属纯度也不尽相同。熔盐电解和金属热还原法制备的工业纯稀土金属一般为95%～98%。为去除气体（如O、N、H、Cl、F等）、非金属（如C、Si等）和金属杂质采用的提纯工艺方法及进展见下表。

20世纪90年代以来，由于铽镝铁大磁致伸缩材料用途的开发，高纯铽的需求旺盛，促进了铽提纯工艺技术进一步发展。金属热还原法制得的金属铽，在保护气氛中通过对熔融金属铽的熔盐萃取去除金属中的气体杂质，再进行高真空蒸馏，在冷凝区合理设置的情况下，有效地去除了蒸气压高的和低的金属杂质。该提纯技术已产业化，目前单炉产量已达10公斤，铽的回收率达到95%。在分析22个非稀土杂质后，铽的相对纯度大于99.99%，难去除的Si、Al、C、N、O、Cl-的含量（%）分别达到小于0.001、0.001、0.007、0.003、0.02和小于0.01,完全满足了大磁致伸缩材料的使用要求，目前全国年产量已达250公斤。高纯铽的工艺技术完全适用高纯镝、钐、镱和铥的生产。

在本世纪20年内，随着高新技术和功能材料的发展及其产业化，表5列出的各种稀土金属提纯技术必将不断完善和达到工业生产水平，而且也会不断开发出可一次去除不同性质杂质的高效新技术。

稀土金属提纯工艺方法和进展

2007年，我国稀土行业认真贯彻落实科学发展观，完善宏观管理，按走新型工业化道路的要求，加强资源保护，提高自主创新能力，推动产业与产品结构调整升级，转变经济发展方式，促进节能减排和企业兼并重组等工作。稀土生产稳步发展，产品结构进一步优化，出口实现量减价增，国内消费明显增长，产品价格大幅上涨，经济效益显著提高，运行质量进一步改善。全行业累计完成工业总产值287.64亿元，实现销售收入281.71亿元，分别比上年增长50.79%和52.07%。2007年，国家对稀土矿产品和冶炼分离产品生产实行指令性计划管理。稀土矿产品产量为12.08万吨（以REO计，下同），比上年减少8.83%。稀土冶炼分离产品产量12.60万吨（含废料回收所得近1.8万吨），比上年减少19.75%。

第五节 稀土终端应用产品生产现状及发展

稀土终端产品主要有稀土永磁电机、镍氢电池、稀土节能灯、稀土润滑油等。

一、稀土永磁电机

稀土永磁电机是钕铁硼磁体最大的应用领域，约占磁体总量的70％，计算机硬盘配套的圈电机(VCM)占40％～50％，所以计算机产业是永磁电机的最大用户。

进入90年代以来，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善以及电力电子元件的进一步发展和改进，加上永磁电机研究和开发经验的逐步成熟，除了大力推广和应用已有研究成果外，稀土永磁电机的应用和开发进入了一个新阶段，目前正向大功率化（超高速、高转矩），高功能化和微型化方向发展。

稀土永磁电机市场潜力大，是国内尚未充分开发的巨大领域。目前稀土永磁电机约有200万kW，只相当于各类电机总容量4亿kW的0.5%。若用稀土高效节电机替代老式J-JO及J2-JO2系列电机的50%，即1亿kW，则约需高性能烧结钕铁硼磁体5万吨。使用稀土永磁高效电机可节能15%～20%，减轻电机重量20%以上。稀土永磁高效电机已列为科技部"稀土应用工程"重点项目。我国开发的高效节能稀土永磁电动机，在力能指标及价格方面，国外高效电机不能与之相比，在国际市场有极强的竞争力。

二、镍氢电池

随着消费者和产业的环保意识增强，镍氢电池已成为碱性电池的良好替代品。电动汽车和电动自行车、摩托车和玩具是对其镍氢电池需求最强劲的应用领域。便携电子、玩具，以及数码相机等耗电量较高的产品，继续推动对镍氢电池及电池组件的需求。镍氢(NiMH)电池继续在电池市场中占有相当大的份额，大陆镍氢电池的年产量一直稳步增长。中国镍氢电池产量超过9.6亿只，2007年产量继续以超过15%的速度增长，达到11亿只左右。

近年来我国研究开发的热点是电动自行车用Ni-MH动力电池。由于我国是自行车生产大国，自行车的保有量上亿辆，若其中10%能成为电动自行车，对电池的需求量将十分可观，市场发展潜力巨大。目前，由于成本及技术成熟度等问题，国内研制的电动助力车采用的动力电池大多为铅酸电池和镍镉电池，进一步降低镍氢电池的成本及提高电池性能的稳定性，才能迅速抢占此巨大市场。

到2010年，镍氢电池还将继续处于混合动力车用电池的主导地位，但是今后将有可能落后于锂离子电池。预测2010年锂离子电池将占据5%的市场，2015年将占据36%的市场。

三、稀土节能灯

我国从20世纪80年代就开始了灯用稀土三基色荧光粉的研制生产。产量从1986年的1.2吨增加到2007年令人振奋的6000多吨，产量比2006年有较大增长，占全球约70%以上。目前，我国不仅成为全球最大的灯用稀土荧光粉生产国，也是最大的出口国；由于灯用稀土荧光粉工业的飞速发展，推助了我国荧光灯制造业的发展，使我国成为全球最大的荧光灯制造与出口国，出口量占全球90%以上。节能减排，淘汰白炽灯无疑是我国照明业面临的重大机遇，更是灯用稀土荧光粉的重大机遇。

第六节 稀土应用市场现状及发展预测

2007年我国稀土应用快速增长，稀土应用量达到7.26万吨，比上年增长15.61%。其中冶金/机械、石油/化工、玻璃/陶瓷和农轻纺等传统领域应用量达3.41万吨，比上年增长6.26%，占总量的47%；稀土荧光材料、液晶抛光、永磁材料、储氢材料和催化材料等稀土新材料领域应用量达到3.85万吨，比上年增长25.24%，占总应用量的53%。